基于ZigBee技术的配气装置无线通信系统设计

摘要

近年来，气体探测器数量增长很快，已经在工厂，加气站，酒店等领域得到了很好的应用。国家为了加强对这些仪器的监督和管理，制定了相关的检定规程，并由计量单位进行年检。在计量认证的过程中，需要使用配气装置配置不同浓度的标准气体。鉴于当前主流配气装置不具备无线通信功能，且气体探测器室外检定环境恶劣，数量繁多，人员走动不便，难以在室外检定中发挥作用。采用成熟的近距离无线通信技术对配气装置进行改进，设计出一套可对配气装置进行短距离无线操作的通信设备，能更好的适应室外检定环境，拓展配气装置应用领域。
　　本文对配气装置的工作原理，内部模块组成及各个模块的功能进行了说明。通过对常用近距离无线通信技术的性能指标、优缺点及发展现状的分析，发现ZigBee近距离无线通信技术耗电量低、通信距离较远，适合本课题的设计。使用微处理器和知名的CC2420射频芯片，来完成配气装置近距离无线通讯模块的设计。介绍了各硬件模块的工作原理、电路原理图及主要模块的详细实现过程。
　　设计出配气装置无线通信模块整体实现方案，实现方案主要包括两大部分。通讯系统硬件模块设计，主要有 CC2420射频模块、RS485电路模块、S TM32同射频芯片的连接，微控制器与工控机的通信、手持终端电源管理模块、键盘电路设计、JTAG电路的设计。系统软件部分主要构成有主函数模块、数据接收模块、数据发送模块、串口通信模块等。每个模块的代码先单独进行编写调试，然后再进行联合调试，达到功能要求。最后，对配气装置配气功能和通信性能进行验证，获取测试结果并进行分析比对。
　　本系统的软件部分采用 C语言进行编写，采用支持在线仿真功能的 JTAG编程工具。对程序的编译、调试以及下载等操作通过ke il uvis io n4编译环境来完成。在完成每个模块制作和调试后，最终进行联试联调，缩短了开发周期。此外，为提高配气装置适应复杂电磁环境的能力，在硬件和软件方面都采取了保护措施。通过大量实验验证表明，该装置稳定性好、可靠性强、灵敏度高，非常适合于工作环境较为复杂的室外检定环境。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的内容及章节安排

2 多组分动态配气装置设计方案

2.1 配气装置总体框架

2.2 电磁阀驱动电路

2.3 系统控制模块

2.4 电源

2.5 触摸屏模块

2.6 串行接口

2.7 质量流量控制器 MFC

2.8 流量控制方案

2.9 本章小结

3 ZigBee近距离无线通信技术研究

3.1 ZigBee技术概述

3.2 ZigBee协议框架

3.3 Z-Stack 协议栈

3.4 ZigBee的应用范围

3.5 本章小结

4 基于ZigBee的配气装置近距离无线通信系统设计

4.1 系统总体方案设计

4.2 ZigBee无线通信模块硬件设计

4.3 制PCB板中EMC问题的解决

4.4 配气装置近距离无线通信系统的软件设计

4.5 本章小结

5 配气装置近距离无线通信系统的测试与验证

5.1 系统测试目的

5.2 系统测试工具

5.3 系统测试情况

5.4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历